WO2002100302A1 - Hüft-endoprothese - Google Patents

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WO2002100302A1
WO2002100302A1 PCT/IB2001/001026 IB0101026W WO02100302A1 WO 2002100302 A1 WO2002100302 A1 WO 2002100302A1 IB 0101026 W IB0101026 W IB 0101026W WO 02100302 A1 WO02100302 A1 WO 02100302A1
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endoprosthesis
grooves
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femur
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PCT/IB2001/001026
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English (en)
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Rudolf Koch
Henning Sturz
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Bomet Merck Gmbh
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    • A61F2310/00389The prosthesis being coated or covered with a particular material
    • A61F2310/0097Coating or prosthesis-covering structure made of pharmaceutical products, e.g. antibiotics
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy

Definitions

  • the invention relates to a cementless hip endoprosthesis for the proximal femur.
  • Such prostheses have become known in a wide variety of forms. Some consist of a shaft that can be inserted into the femur with a curved extension and with at least approximately parallel grooves or ribs along the shaft surface.
  • Such a known structure has been made known, for example, by Link® under the name CFP® hip prosthesis socket (cf. DE-Ul-29705500 and WO-A-98/42279).
  • the inventor recognized as disadvantageous: a collar-shaped neck support is formed at the proximal end of the shaft, which is supported on the resected femoral neck and is said to contribute to good vertical pressure introduction.
  • neck supports can lead to bone degradation in the proximal femoral neck area or to micro-movements and loosening of the distal shaft portion relatively quickly as a result of overloading.
  • the collar-like support also prevents an optimal conical wedging of the "pressfit" shaft in the surgically produced cavity of the femur due to the axial displacement limitation due to mechanical overdetermination.
  • bone joint prostheses (femoral head prostheses) were dealt with (DE-C-837294), which had ribs and were relatively short.
  • these prostheses however, the support effect on the resected femoral neck was also assumed, in that the spherical head was made flat on its distal side and provided with ribs, so that it assumed a large part of the axial support on the femoral neck.
  • These known prostheses were straight and had only a short stay with the patient, so that this type of prosthesis was abandoned again.
  • a collar-shaped flange is also provided, which is supported on the femoral neck, which can lead to the problems specified.
  • Variants comparable to the CLS ® are specified in the following documents. They are all straight and relatively long and go in when inserted the area of the diaphysis: EP-A2-494040; EP-Al-669 116; EP-Al-821923 and FR-Al-2602672; the latter also having a collar-shaped support element.
  • Lameila ® see, for example: EP-Bl-222236; EP-Bl-378044
  • Lameila ® see, for example: EP-Bl-222236; EP-Bl-378044
  • these structures showed that the deep groove bases formed between the lamellae can often not be reached by bone material, but rather that instead of stable ingrowth, a build-up of connective tissue occurs in this area, which can contribute little to the transmission of force. For this reason, this previously viewed technology has not become established.
  • the invention has for its object to avoid the disadvantages indicated and to create an endoprosthesis that stresses the patient as little as possible, which nevertheless ensures optimal durability and power transmission and which requires as little removal of bone substance in the event of revisions.
  • the proximal end of the shaft is designed without a collar and in that the groove bottom in the proximal end ends in a shoulder shape.
  • the choice of a curved prosthesis brings optimal force transmission, simple surgical technique and a good fit.
  • the broad side of the shaft remains fully wedge-shaped and intentionally does not have the medial heel described in US-A-6120544 , which may prevent the advantageous ring tensions in the bone tube.
  • the Grooves or the ribs formed by them bring the known effects of good rotation and tilt protection of the shaft.
  • the shoulders on the proximal user which were used for the first time in this combination, serve to absorb axial forces in a function-securing manner, without overstretching the bone in some areas (overloading the bone).
  • the depth of the grooves is 0.5-3.5 mm. It has been shown that not too deep grooves are preferred for anchoring to the bone, in order to avoid the above-mentioned problems with insufficient incorporation of bone material in grooves that are too deep.
  • the depth of the grooves varies along their extent, since particularly good ingrowth is possible in at least some places.
  • a certain conical support effect can be achieved, which also has a positive effect on the axial transmission of force and additionally wedges the shaft.
  • the width of the grooves is advantageously 1.5-6.5 mm, the groove width preferably varying along its extent, preferably continuously.
  • the ratio of the width of the grooves to the width of the ribs in each of a plurality of cross sections perpendicular to the extension axis is preferably about 4-12, preferably 5-10, in particular 6-8.
  • an endoprosthesis according to the invention has at least one first group of grooves with a length of approximately 80-95% of the shaft length and, if appropriate, at least one second group of grooves with a length of approximately 60-75% of the shaft length.
  • the length of the shaft plays an important role in bone preservation for later revision work, as well as for radial force transmission between the prosthesis and bone.
  • the special design according to the invention therefore provides for the extension of the shaft in the implanted state to the intertrochanteric region of the femur, so that the length of the shaft in the implanted state is limited to the region of the metaphysis.
  • the overall length of the shaft is therefore preferably 15-30% of the length of the femur for which it is intended.
  • a symmetrical design is preferred insofar as it can then be used for both sides of a patient and the production and logistics are also simplified.
  • the shaft - as is known per se - is preferably conical over at least 90% of its longitudinal extent, the conicity preferably being 2-8 °.
  • the prosthesis according to the invention can also be attached to it
  • the surface roughness receives e.g. by means of corundum blasting or rough grinding, an Ra value of approx. between 3-5 ⁇ m.
  • the shaft is provided with a coating with an open-pore structure in particular over its entire length. This also results in a significant difference from the known endoprostheses, which usually have a polished, smooth section in the distal region.
  • the shaft is at least partially coated or constructed with an open-cell metal foam or metallized carbon foam, as was made known, for example, by Kaplan from US Pat. No. 5,282,861, the metal preferably being used Titanium or tantalum or an alloy with at least one of the two metals is provided.
  • the prostheses are manufactured using the forging or hot pressing process, they are characterized by their particular strength and surface stability, whereby a particularly simple and inexpensive process is a forging or hot pressing process for net-shaped blanks, so that the shaft is not reworked by machine got to.
  • the hot pressing process is optimized, with the additional effect that the grooves are not completely identical, which leads to bone ingrowth - possibly due to additional compression - is surprisingly advantageous.
  • the ribs are narrower than the grooves delimited by them, so that the bone has enough space to grow into the grooves and can penetrate there to the bottom of the groove, without complications being expected when it is subsequently removed for revision purposes.
  • the transitions between the ribs and the grooves are provided with radii of at least 0.6 mm, as a result of which the partial loading of the ingrown bone is reduced compared to angular, protruding or recessed corners.
  • Fig.l the schematic section through a preferred point-symmetrical or elliptical shaft cross-section
  • FIG. 3 shows the schematic section through a shaft according to Fig.l with inventive
  • FIG. 4 shows the schematic section through a variant of the shaft according to FIG. 3 with modified ribs
  • 6 shows a schematic valgus representation
  • 7 shows a schematic Varus representation
  • Fig. 8a symbolically a normal thigh bone
  • Fig. 8b symbolically shows a varicose-tipped thigh bone
  • FIG. 11 shows the view on the broad side of an endoprosthesis according to the invention.
  • FIG. 12 shows the view on the narrow side of the endoprosthesis according to FIG. 11 and FIG. 13 shows the view from the distal end of the endoprosthesis according to FIG.
  • a preferred embodiment of a shaft 2a, 2d according to the invention is provided with a point-symmetrical elliptical cross section and is curved only in one plane 9 (FIGS. 1, 3, 4, 11-13) ).
  • a line-symmetrical cross section of a shaft 2b according to FIG. 2 is possible. This shaft 2b is also to be used on the right and left only in the case of the plane 5 being curved.
  • Grooves 3c according to the embodiment according to FIG. 3 lie approximately radially with respect to the center of the elliptical cross section.
  • the ribs 4a formed between the grooves 3c thus protrude approximately in a star shape.
  • FIG. 4 shows grooves 3d with approximately parallel side walls 10a-10d. That is, in this construction, the ribs 4b formed between the grooves 3d do not protrude in a star shape.
  • a drop forging process is indicated, which due to the specially designed ribs 4b and grooves 3d can produce and shape the shaft 2d according to FIG. 4 in one working stroke (net-shape hot pressing).
  • FIG. 9 shows symbolically the femur 1 with an already resected femoral neck and indicated shaft 2 of the endoprosthesis according to the invention.
  • the length of the shaft 2 - in the preferred exemplary embodiments - is essentially limited to the area of the metaphysis 8 or to the intertrochanteric area 7, which is why only minimal problems arise in later revision work and as much substance as possible is retained from the bone. Due to the curved design of the shaft 2, the forces are optimally deflected into the femur despite the short length. The ribs and the elliptical cross-section also ensure optimum security against rotation.
  • the section according to FIG. 10 shows that in the preferred embodiments the transitions between grooves 3 and ribs 4 are concave or convex, or have a radius that keeps partial loads on the bone under full load on the shaft 2d low.
  • a cover 11 made of metal foam is shown symbolically, which enables an improved growth of the bone.
  • FIG. 8a shows a normal state of the femur la
  • FIG. 8b shows a varical and 8c a valgian femur.
  • Femoral head allows a patient to have a normal posture. If an insufficient conventional endoprosthesis causes the femoral head or the shaft of the prosthesis to sink to the side, the leg posture develops in a variable manner. If, on the other hand, the femoral head or the stem of the prosthesis is tilted towards the proximal side due to an axial drop of a stem, this leads to a valgular posture.
  • the states according to 8b and 8c are largely avoided by the inventive design of the shaft.
  • Fig.l 1-13 show an optimal endoprosthesis, as it can be used universally.
  • different grooves 3a or 3b can be seen, the former practically running the entire length of the shaft, while the second 3b begin further distally.
  • all grooves have - and preferably - axially supporting shoulders 13.
  • Metal foam (or porous metal structure) e.g. according to US-A-5'282'861

Abstract

Die Erfindung betrifft eine zementfreie Hüft-Endoprothese für das Femur (1) mit einem in das Femur (1) einsetzbaren Schaft (2) mit gekrümmter Erstreckung und mit wenigs-tens annähernd parallelen bzw. konzentrischen Nuten (3) bzw. Rippen (4) entlang der Schaftoberfläche, wobei das proximale Ende (5) des Schafts (2) kragenfrei ausgebildet ist, und wobei der Nutboden im proximalen Bereich (6) von wenigstens einem Teil der Nuten (3b) schulterförmig ausläuft, wodurch bei einer kurzen Baulänge ein guter Sitz gegeben ist.

Description

Hüft-Endoprothese
Die Erfindung betrifft eine zementfreie Hüft-Endoprothese für das proximale Femur. Solche Prothesen sind in den verschiedensten Formen bekannt geworden. Manche bestehen aus einem in das Femur einsetzbaren Schaft mit gekrümmter Erstreckung und mit wenigstens annähernd parallelen Nuten bzw. Rippen entlang der Schaftoberfläche.
Ein solcher bekannter Aufbau ist beispielsweise von Link® unter dem Namen C.F.P.® Hüft-Prothesenschaft bekannt gemacht worden (vgl. DE-Ul -29705500 und WO-A- 98/42279). Bei diesem bekannten Aufbau wurde durch den Erfinder als nachteilig er- kannt: Am proximalen Ende des Schafts ist eine kragenförmige Halsauflage ausgebildet, die sich am resezierten Schenkelhals abstützt und dadurch zu einer guten vertikalen Druckeinleitung beitragen soll. Die Anmelderin beobachtete jedoch, dass solche Halsauflagen relativ rasch infolge Überbelastung zu einem Knochenabbau im proximalen Schenkelhalsbereich bzw. zu Mikrobewegungen und Lockerungen des distalen Schaftanteils führen können. Zudem beobachtete die Anmelderin, dass infolge der Länge des bekannten Schafts, der sich bis deutlich in den Bereich der Diaphyse erstreckt, bei einem späteren Austausch der Prothese der dafür erforderliche Eingriff in das Femur bereits beachtlich ist und die Chance einer mehrmaligen Ersatzmöglichkeit der Prothese, wie sie u.U. - vor allem bei jungen Patienten prospektiv zu erwarten wäre - gering ist. Auch verhindert die kragenartige Auflage - infolge axialer Wegbegrenzung durch mechanische Überbestimmung - ein optimales konisches Verkeilen des Schaftes „pressfit" im operativ hergestellten Hohlraum des Femurs.
Bereits im Jahre 1949 hat man sich mit Knochengelenk-Prothesen (Oberschenkelkopf- Prothesen) auseinander gesetzt (DE-C-837294), die über Rippen verfügten und relativ kurz ausgebildet waren. Bei diesen Prothesen ging man jedoch auch vom Abstützungs- effekt am resezierten Schenkelhals aus, indem man den kugeligen Kopf an seiner distalen Seite flach ausbildete und mit Rippen versah, so dass er einen grossen Teil der axialen Abstützung am Schenkelhals übernahm. Diese bekannten Prothesen waren ge- rade ausgeführt und hatten beim Patienten nur eine geringe Verweildauer, so dass man von dieser Prothesenart wieder abgekommen ist. Eine andere Art besonders kurzer Hüft-Endoprothesen wurde in der US- A-6120544 veröffentlicht, die als Hülse aufgebaut ist und anstelle von Rippen eine dreidimensionale Raunmetzstruktur aufweist, die eine besonders gute Verankerung im Knochen ergeben soll. Bedauerlicherweise führt jedoch gerade die bei dieser bekannten Prothese gewählte Oberflächenstruktur zu grossen Problemen beim späteren Ausbau der Pro- these, da der Knochen sehr stark in diese Oberflächenstrukturen einwachsen kann. Als weiterer Nachteil wurde bei dieser Prothese erkannt, dass sie eine zu geringe Kraftem- leitung in Längsrichtung des Femurs gewährleistet, was übrigens auch schon bei dem oben angegebenen Aufbau aus 1949 ein Problem war. Die Patienten laufen Gefahr, einen orthopädischen Nachteil durch Offsetverminderung zu erleiden, wenn beim Tiefer- setzen dieser bekannten Prothese der Schaft in eine valgische Position kippt. Ferner können im Bereich der lateralen Abstülzung Knochenüberbelaslungen auftreten, die bis hin zu einer Atrophie oder gar zu einer Perforation des Knochens und damit zu einer unerwünschten varischen Lage des Implantates führen können.
Wie schon bei den oben angegebenen Prothesen ist auch bei dieser ein kragenförmiger Flansch vorgesehen, der am Schenkelhals abgestützt ist, was zu den angegebenen Problemen führen kann.
Sulzer AG hat unter der Bezeichnung CLS® eine Hüft-Endoprothese auf den Markt gebracht, die auf kragenförmige Halsauflagen verzichtet und parallel zum Schaft Längsrippen aufweist, die am proximalen Ende durchgängig sind. Damit vergleichbare Aufbauten sind z.B. in der US-A-4704128 in der EP-Bl-141022 und in der US-Bl-6168632 geoffenbart. Diese Aufbauten weisen als Nachteil eine grosse Schaftlänge und eine fehlende Abstützung in vertikaler Richtung auf. Auch ist bei diesem Aufbau nachteilig, dass er gerade ausgebildet ist und so den physiognomischen Gegebenheiten der an sich gebogenen Knochenstrukturen im Femur nicht gerecht wird. Die Kraftübertragung von der Prothese auf den Knochen ist daher nicht optimal physiologisch. Die grosse Länge bringt die bereits oben angegebenen Nachteile mit sich.
Mit der CLS® vergleichbare Varianten sind in den folgenden Dokumenten angegeben. Sie sind alle gerade ausgeformt und relativ lang und gehen im eingesetzten Zustand in den Bereich der Diaphyse.: EP-A2-494040; EP-Al-669116; EP-Al-821923 und FR- Al-2602672; wobei letztere auch über ein kragenfb'rmiges Abstützelement verfügt.
Sulzer AG hat unter der Bezeichnung Lameila® (vgl. z.B: EP-Bl-222236; EP-Bl- 378044) auch eine andere Prothese auf den Markt gebracht, bei der relativ scharfkan- tige und blattförmige breite Lamellen eine gute Verankerung mit dem Knochen ermöglichen sollen. Diese Aufbauten zeigten jedoch, dass die zwischen den Lamellen gebildeten tiefen Nutengründe häufig nicht von Knochenmaterial erreicht werden können, sondern dass in diesem Bereich vielmehr anstelle eines stabilen Einwachsens eine Ansammlung von Bindegewebe entsteht, das nur wenig zur Kraftübertragung beitragen kann. Aus diesem Grund hat sich diese früher angesehene Technologie nicht durchgesetzt.
In dem Gebiet der zementierbaren Endoprothesen, das durch die Erfindung nicht berührt wird und sich - technisch gesehen - zu einem getrennten Gebiet in der Prothetik entwickelt hat, sind gel i mte Prothesen veröffentlicht worden, wie z.B. in der US-A- 3874003. Die Übertragung der Kräfte erfolgt dabei nicht direkt von der Prothese sondern mittelbar über den Zement, der nachteiligerweise jedoch u.U. einem kontinuierlichen Abbau infolge Alterung unterliegt. Der Aufbau ge äss der US-A sieht darüber hinaus einen Abstützkragen für den Schenkelhals vor.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die angegebenen Nachteile zu vermeiden und eine Endoprothese zu schaffen, die den Patienten möglichst wenig belastet, die trotzdem eine optimale Haltbarkeit und Kraftübertragung gewährleistet und die für den Fall von Revisionen möglichst wenig Entfernung von Knochensubstanz benötigt.
Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass das proximale Ende des Schafts kragenfrei ausgebildet ist, und dass der Nutboden im proximalen Ende schulterformig ausläuft. Die Wahl einer gekrümmten Prothese bringt optimale Krafteinleitung, einfache OP-Technik und einen guten Sitz. Um einer lateralen Abstützungsüberbelaslung wie oben beschrieben entgegenzuwirken, bleibt der Schaft in seiner Breitseite voll keilförmig ausgebildet und hat absichtlich nicht den in US-A-6120544 beschriebenen medialen Absatz, der u.U. die vorteilhaften Ringspannungen im Knochenrohr verhindert. Die Nuten bzw. die durch sie gebildeten Rippen bringen die an sich bekannten Effekte einer guten Dreh- und Kippsicherung des Schafts. Die in dieser Kombination jedoch erstmals angewendeten Schultern am proximalen Nutzende dienen in funktionssichernder Art und Weise der Aufnahme von axialen Kräften, ohne den Knochen in Teilbereichen so stark zu (überbelasten, dass es zum Knochenabbau kommen könnte.
Gemäss einer besonderen Ausgestaltung der erfindungsgemässen Endoprothese beträgt die Tiefe der Nuten 0,5-3,5 mm. Dabei hat sich gezeigt, dass nicht zu tiefe Nuten für die Verankerung mit dem Knochen bevorzugt sind, um die oben angegebenen Probleme mit dem ungenügenden Einbinden von Knochenmaterial in zu tiefen Nuten zu vermeiden.
Als vorteilhaft zeigt sich, wenn die Tiefe der Nuten entlang ihrer Erstreckung variiert, da dadurch an wenigstens einigen Stellen ein besonders gutes Einwachsen möglich ist. Zudem kann dabei ein gewisser konischer Stützeffekt erzielt werden, der sich ebenso positiv auf die axiale Kräfteübertragung auswirkt und den Schaft zusätzlich verkeilt.
Die Breite der Nuten beträgt günstigerweise 1,5-6,5 mm, wobei bevorzugt die Nutenbreite entlang ihrer Erstreckung - vorzugsweise kontinuierlich - variiert. Bevorzugt ist dabei das Verhältnis der Breite der Nuten zur Breite der Rippen in jedem von mehreren zur Erstreckungsachse senkrechten Querschnitten etwa 4-12, vorzugsweise 5-10, insbe- sondere 6-8.
Eine erfmdungsgemässe Endoprothese verfugt bei einem Ausfülirungsbeispiel über wenigstens eine erste Gruppe von Nuten mit einer Länge von ca. 80-95% der Schaftlänge und gegebenenfalls über wenigstens eine zweite Gruppe von Nuten mit einer Länge von ca. 60-75% der Schaftlänge.
Wie bereits erwähnt, spielt die Länge des Schafts eine bedeutende Rolle zur Knochen- konservation für spätere Revisionsarbeiten, sowie für radiale Kraftübertragungen zwischen Prothese und Knochen. Die spezielle erfmdungsgemässe Ausbildung sieht daher die Erstreckung des Schafts im implantierten Zustand auf den intertrochantären Bereich des Femurs vor, so dass die Länge des Schafts im implantierten Zustand auf den Bereich der Metaphyse beschränkt ist. Um die Endoprothese so kurz wie unbedingt nötig zu machen, beträgt die Baulänge des Schafts vorzugsweise somit 15-30% der Länge jenes Femur, für den er vorgesehen ist.
Besondere Weiterbildungen und Varianten dazu sind in den weiteren Patentansprüchen beschrieben bzw. unter Schutz gestellt.
Eine symmetrische Ausbildung ist insofern bevorzugt, als sie dann für beide Seiten eines Patienten eingesetzt werden kann und auch die Herstellung und Logistik vereinfacht wird.
Wie schon für die Nuten erwähnt, ist der Schaft - wie an sich bekannt - bevorzugt über wenigstens 90% seiner Längserstreckung konisch ausgeformt, wobei die Konizität vorzugsweise 2-8° beträgt.
Die erfmdungsgemässe Prothese kann wie herkömmliche Prothesen auch an ihrer
Oberfläche so verbessert werden, dass ein optimales Knocheneinwachstum möglich ist. Je nach Bedarf bieten sich gemäss einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung folgende Massnahmen an:
Die Oberflächenrauheit erhält z.B. durch Korundstrahlen oder Grobschleifen einen Ra- Wert von ca. zwischen 3-5 μm.
Der Schaft ist über seine gesamte Länge mit einer Beschichtung mit insbesondere offenporiger Struktur versehen. Damit ergibt sich auch ein signifikanter Unterschied zu den bekannten Endoprothesen, die meist im distalen Bereich einen polierten glatten Abschnitt aufweisen.
Biomiemetrische Materialien, Hydroxilapathit, poröse Wirkstoffträgerschichten und dgl. helfen, entweder das Anwachsen des Knochens zu verbessern, oder auch bestimmte Wirkstoffe oder Medikamente einzubringen. Gute Verbindungsergebnisse ergeben sich, wenn der Schaft gemäss einer Weiterbildung der Erfindung wenigstens teilweise mit einem offenzelligen Metallschaum oder metallisierten Kohlenstoffschaum beschichtet oder aufgebaut ist, wie er z.B. aus US-A- 5'282'861 von Kaplan bekannt gemacht wurde, wobei als Metall vorzugsweise Titan oder Tantal oder eine Legierung mit mindestens einem der beiden Metalle vorgesehen ist.
Werden die Prothesen nach dem Schmiede- oder Warmpressverfahren hergestellt, so zeichnen sie sich durch besondere Festigkeit und Oberflächenstabilität aus, wobei ein besonders einfaches und günstiges Verfahren ein Schmiede- oder Warmpressverfahren für Net-shape-Rohlinge ist, so dass der Schaft nicht maschinell überarbeitet werden muss.
Wenn alle Seitenwände der Nuten zueinander parallel oder von der Parallelität -aus herstelltechnischen Gründen - geringfügig abweichend sind (ausformtechnischer Anzug an den Nutenwänden), ist das Warmpressverfahren optimiert, wobei als Zusatzeffekt eine nicht vollständig idente Ausbildung der Nuten entsteht, was für das Einwachsen des Knochens - möglicherweise infolge zusätzlicher Kompression - überraschenderweise vorteilig ist.
Bei den bevorzugten Ausführungsbeispielen sind die Rippen schmäler als die durch sie begrenzten Nuten, so dass der Knochen genügend Platz zum Einwachsen in die Nuten findet und dort bis auf den Nutgrund vordringen kann, ohne dass dadurch bei einem späteren Entfernen für Revisionszwecke Komplikationen zu erwarten sind.
Gemäss einer besonders bevorzugten Ausgestaltung sind die Übergänge zwischen den Rippen und den Nuten mit Radien von wenigstens 0.6 mm versehen, wodurch die partielle Belastung des eingewachsenen Knochens reduziert ist gegenüber kantigen, vor- oder zurückspringenden Ecken.
Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung noch weiter beispielhaft erläutert. Die Figuren werden übergreifend beschrieben. Gleiche Elemente tragen gleiche Bezugszeichen. Elemente mit ähnlichen Aufgaben jedoch unterschiedlicher Ausbildung tragen gleiche Bezugszeichen mit unterschiedlichen Indizes. Die Figurenbeschreibung, Bezugszeichenliste und Patentansprüche ergänzen einander im Sinne der Offenbarung der Erfindung.
Es zeigen dabei:
Fig.l den schematischen Schnitt durch einen bevorzugten punktsymmetrischen bzw. elliptischen Schaftquerschnitt;
Fig.2 den schematischen Schnitt durch einen liniensymmetrischen bzw. ovalen
Schaftquerschnitt;
Fig.3 den schematischen Schnitt durch einen Schaft nach Fig.l mit erfindungsgemässen
Rippen; Fig.4 den schematischen Schnitt durch eine Variante zu dem Schaft nach Fig.3 mit modifizierten Rippen;
Fig.5 einen Ausschnitt aus dem Schulterbereich eines erfindungsgemässen Schafts in
Ansicht und im Schnitt;
Fig.6 eine schematische Valgus-Darstellung; Fig.7 eine schematische Varus-Darstellung;
Fig.8a symbolisch einen normalen Oberschenkelknochen;
Fig.8b symbolisch einen nach varisch kippenden Oberschenkelknochen;
Fig.δc symbolische einen nach valgisch kippenden Oberschenkelknochen;
Fig.9 symbolisch einen für den Einsatz einer erfindungsgemässen Endoprothese vorbereiteten Oberschenkelknochen im Schnitt;
Fig.10 eine bevorzugte Ausbildung der Übergänge zwischen Rippen und Nuten im
Schnitt mit einer Metallschaum-Beschichtung;
Fig.11 die Ansicht auf die Breitseite einer erfindungsgemässen Endoprothese;
Fig.12 die Ansicht auf die Schmalseite der Endoprothese nach Fig.l 1 und Fig.13 die Ansicht von distal auf die Endoprothese nach Fig.11. Vor allem hinsichtlich der universellen Verwendbarkeit (rechts/links-anwendbar) und vereinfachten Herstellbarkeit ist eine bevorzugte erfmdungsgemässe Ausbildung eines Schafts 2a,2d mit punktsymmetrischem elliptischem Querschnitt versehen und nur in einer Ebene 9 gekrümmt (Fig.1,3,4,11-13). Als Alternative ist ein liniensymmetrischer Querschnitt eines Schafts 2b gemäss Fig.2 möglich. Auch dieser Schaft 2b ist bei lediglich in der Ebene 5 gekrümmter Ausbildung rechts und links zu verwenden.
Erfmdungsgemässe Nuten 3c gemäss dem Ausführungsbeispiel nach Fig.3 liegen etwa radial in Bezug auf das Zentrum des elliptischen Querschnitts. Die zwischen den Nuten 3c ausgebildeten Rippen 4a ragen somit etwa sternförmig ab. Die Schaftvariante gem. Fig.4 zeigt demgegenüber Nuten 3d mit etwa parallelen Seitenwänden lOa-lOd. D.h., dass bei diesem Aufbau die zwischen den Nuten 3d ausgebildeten Rippen 4b nicht sternförmig abragen. Mit 12a bzw. 12b ist ein Gesenkschmiede-Prozess angedeutet, der aufgrund der besonders ausgebildeten Rippen 4b und Nuten 3d den Schaft 2d gemäss Fig.4 in einem Arbeitshub herstellen und ausformen kann (Net-Shape- Warmpressen).
Als erfindungswesentlich sind die Nuten 3 - wie in Fig.5 gezeigt und wenigstens zum Teil - im proximalen Bereich 5 des Schafts 2d schulterförmig 13 auslaufend. Diese Ausbildung ermöglicht eine gute axiale Abstützung, ohne beim Knochen des Femurs zu partiellen Überbelastungen und damit zu Knochenschwund zu führen.
In Fig.9 sieht man symbolisch das Femur 1 mit bereits resektioniertem Schenkelhals und angedeutetem Schaft 2 der erfindungsgemässen Endoprothese. Der Schaft 2 ist mit seiner Längenerstreckung - bei den bevorzugten Ausführungsbeispielen - im Wesentlichen auf den Bereich der Metaphyse 8 bzw. auf den intertrochantären Bereich 7 be- schränkt, weshalb sich bei späteren Revisionsarbeiten nur minimale Probleme ergeben und vom Knochen möglichst viel Substanz erhalten bleibt. Durch die gekrümmte Ausbildung des Schafts 2 werden trotz kurzer Länge die Kräfte jedoch optimal ins Femur eingelenkt. Auch die Verdrehsicherheit ist infolge der Rippen und des elliptischen Querschnitts optimal.
Der Ausschnitt nach Fig.10 zeigt, dass bei den bevorzugten Ausführungsformen die Übergänge zwischen Nuten 3 und Rippen 4 konkav bzw. konvex gekrümmt sind, bzw. einen Radius aufweisen, der partielle Belastungen des Knochens unter Vollast auf den Schaft 2d gering hält. Symbolisch ist ein Überzug 11 aus Metallschaum dargestellt, der ein verbessertes Anwachsen des Knochens ermöglicht.
In den Fig.8a ist ein normaler Zustand des Femurs la dargestellt, während Fig.8b ein varisches und 8c ein valgisches Femur darstellt. Der Offset 15 und die Lage des
Oberschenkelkopfs ermöglicht einem Patienten eine normale Beinhaltung. Kommt es bei einer ungenügenden herkömmlichen Endoprothese zu einem seitlichen Absinken des Oberschenkelkopfes bzw. des Schafts der Prothese, so entwickelt sich die Beinhaltung varisch. Wird hingegen, bedingt durch ein axiales Absinken eines Schafts, der Oberschenkelkopf bzw. der Schaft der Prothese gegen proximal gekippt, so führt dies zu einer valgischen Beinhaltung. Durch die erfmdungsgemässe Ausbildung des Schafts werden die Zustände nach 8b und 8c weitestgehend vermieden.
Die Fig.l 1-13 zeigen eine optimale Endoprothese, wie sie universell einsetzbar ist. Als Besonderheit sind zusätzlich zu den bisher angegebenen Ausführungsbeispielen unterschiedliche Nuten 3 a bzw. 3b zu erkennen, von denen erstere praktisch die gesamte Schaftlänge durchlaufen, während die zweiteren 3b weiter distal beginnen. Alle Nuten weisen bei diesem dargestellten Beispiel - und bevorzugt - axial stützende Schultern 13 auf.
Bezugszeichenliste
Oberschenkelknochen (Femur)
Schaft
Nut
Rippe oberes (proximales) Ende des Schaftes oberes (proximales) Ende der Nut intertrochantärer Bereich
Bereich der Metaphyse
Ebene
Seitenwand einer Nut 3
Metallschaum (bzw. poröse Metallstruktur) z.B: gemäss US-A-5'282'861
Kaplan
Gesenkschmiede-Prozess schulterförmig
Bereich der Diaphyse
Offset

Claims

Patentansprüche
1) Zementfreie Hüft-Endoprothese für das Femur (1) mit einem in das Femur (1) einsetzbaren Schaft (2) mit gekrümmter Erstreckung und mit wenigstens annähernd parallelen bzw. konzentrischen Nuten (3) bzw. Rippen (4) entlang der Schaftoberflä- ehe, dadurch gekennzeichnet, dass das proximale Ende (5) des Schafts (2) kragenfrei ausgebildet ist, und dass der Nutboden im proximalen Bereich (5;6) von wenigstens einem Teil der Nuten (3) schulterförmig ausläuft.
2) Endoprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe der Nuten (3) 0,5-3,5 mm beträgt, und/oder vorzugsweise entlang ihrer Längserstreckung variiert.
3) Endoprothese nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Nuten (3) 1,5-6,5 mm beträgt und/oder dass die Nuten- breite entlang ihrer Längserstreckung - vorzugsweise kontinuierlich - variiert.
4) Endoprothese nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Breite der Nuten (3) zu der Breite der Rippen (4) in jedem von mehreren zur Erstreckungsachse senkrechten Querschnitten etwa 4-12, vorzugsweise 5-10, insbesondere 6-8 beträgt.
5) Endoprothese nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine erste Gruppe von Nuten (3a) über eine Länge von ca. 80- 95% der Schaftlänge erstreckt sind, und/oder dass wenigstens eine zweite Gruppe von Nuten (3b) über eine Länge von ca. 60-75% der Schaftlänge erstreckt ist.
6) Endoprothese, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (2) eine Baulänge von 15-30% der Länge jenes Femurs (1) aufweist, für das er vorgesehen ist.
7) Endoprothese, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erstreckung des Schafts (2) im implantierten Zustand auf den intertrochantären Bereich (7) des Femurs (1) beschränkt ist, bzw. dass die
Länge des Schafts (2) im implantierten Zustand auf den Bereich (8) der Metaphyse beschränkt ist.
8) Endoprothese, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (2) nur in einer Ebene (9) gekrümmt und zu dieser
Ebene (9) vorzugsweise symmetrisch ausgebildet ist.
9) Endoprothese, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (2) wenigstens an mehreren - zu seiner Erstrek- kungsachse senkrechten - Querschnitten eine punktsymmetrische Ausbildung, insbesondere eine elliptische aufweist.
10) Endoprothese, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (2) über wenigstens 90% seiner Längserstreckung konisch verläuft, wobei die Konizität vorzugsweise 2-8° beträgt.
11) Endoprothese nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenrauheit des Schafts (2) einen Ra-Wert von ca. zwischen 3-5 μm beträgt.
12) Endoprothese, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (2) über seine gesamte Länge eine Beschichtung mit offenporiger Struktur aufweist und/oder aufgerauht ist.
13) Endoprothese nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (2) mit wenigstens einem der folgenden Materialien beschichtet ist: poröse Metallschicht, biomiemetrische Materialien, Hydroxilapathit, poröse Wirkstoffträgerschichten.
14) Endoprothese, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (2) wenigstens teilweise mit einem offenzelligen Metallschaum (11) oder metallisierten Kohlenstoffschaum beschichtet oder aus ei- nem solchen aufgebaut ist, wobei als Metall vorzugsweise Titan oder Tantal oder eine Legierung mit mindestens einem der beiden Metalle vorgesehen ist.
15) Endoprothese nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus Titan oder einer Titanlegierung aufgebaut und nach dem Schmiede- oder Warmpressverfahren hergestellt ist.
16) Endoprothese nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie nach dem Schmiede- oder Warmpressverfahren als Net-Shape-Roh- ling hergestellt ist, der nicht maschinell überarbeitet werden muss.
17) Endoprothese nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Seitenwände (lOa-lOc) der Nuten (3d) zueinander parallel oder von der Parallelität -aus herstelltechnischen Gründen - geringfügig abweichend sind (ausformtechnischer Anzug an den Nutenwänden (10a-10c)).
18) Endoprothese nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (4) schmäler als die durch sie begrenzten Nuten (3) sind, und/oder dass die Übergänge zwischen den Rippen (4) und den Nuten (3) mit Radien von wenigstens 0,6mm versehen sind.
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